IO接口数据传送及地址译码技术.ppt

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1、I/O接口概述I/O端口与其寻址方式CPU与外设之间的数据传送方式本章内容6微机输入/输出接口数据传送及译码技术地址译码技术6.1I/O接口概述微型计算机系统可通过系统总线与外设相连，进行系统的扩展与开发，而外设必须通过接口才能与CPU交换信息。CPU或系统总线I/O接口电路外设一、I/O接口的功能作为接口电路，通常必须为外部设备提供几个不同地址的寄存器，每个寄存器称为一个I/O端口。通常的I/O接口示意图如下图所示：I/O接口示意图I/O接口内部一般由数据、状态、控制三类寄存器组成。数据寄存器在输入时，保存外设发往CPU的

2、数据(输入寄存器)在输出时，保存CPU发往外设的数据(输出寄存器)状态寄存器——保存状态信息，CPU可从状态口读取当前状态；控制寄存器——用来保存CPU写入的控制字。任何接口电路均包括如下基本功能：1.作为微型机与外设间传递数据的中间缓冲站；2.正确寻址与微机交换数据的外设；3.提供微型机与外设间交换数据所需的控制逻辑与状态信号。二、CPU与I/O之间的接口信号1.数据信息(DATA)(1)数字量由键盘、光电输入机等输入的信息。(通常以二进制表示的数或以ASCII码表示的数或字符)CPU与外设交换的基本信息是数据，有三种类型

3、：(2)模拟量非电量信息传感器电量信号处理A/DCPU(3)开关量两个状态的量(可以用0、1表示)例如电机的启与停，开关的合与开等。2.状态信息(STATUS)输入时，输入设备是否准备好？(READY)输出时，输出设备是否空闲？(BUSY)反映当前外设工作状态的信息，例如：3.控制信息(CONTROL)例如控制I/O设备启动或停止等。CPUI/O设备I/O接口123ABDBCBDATASTATUSCONTROLCPU与外设之间的接口信息CPU通过接口输出用以控制外设工作的信息。外部设备与微处理器进行信息交换必须通过访问该外

4、设相对应的端口来实现。具体访问这些外设端口的过程叫做寻址。通常有两种寻址方式：存储器映像的I/O寻址方式和I/O端口单独寻址方式。6.2I/O端口及其寻址方式一、存储器映像的I/O寻址方式端口地址与存储器地址统一编址存储器映像的I/O端口寻址连接方式A15WRRDCPURDWR优点：1.端口寻址丰富，且不需要专门的I/O指令。2.I/O寄存器数目与外设数目不受限制，而只受总存储容量的限制。3.读写控制逻辑比较简单。缺点：I/O端口要占用存储器的一部分地址空间，使可用的内存空间减少。二、I/O端口单独寻址方式I/O端口和存储器

5、分开寻址I/O端口单独寻址方式示意图CPU访问I/O端口必须采用专用I/O指令，故也叫专用I/O指令方式（SpecialI/OInstructionMode）。这些专用的I/O指令通常有两类，即输入指令IN、输出指令OUT及其相关指令组。对于不同的微处理器，具有各不相同的指令格式。8086/8088等就采用了I/O端口单独寻址方式。这些指令包含直接寻址和寄存器间接寻址两种类型。对以8086为CPU的PC系列机而言，如采用直接寻址，则其指令格式为：输入指令：INAL，PORT输出指令：OUTPORT,AL这种直接寻址方式的端口

6、地址为一个字节长，可寻址256个端口。采用间接寻址，则其指令格式为：输入指令：INAL，DX输出指令：OUTDX，AL这种间接寻址方式的端口地址为两个字节长，由DX寄存器间接给出，可寻址64K个端口地址。优点：1.I/O口的地址空间独立，且不占用存储器地址空间。2.地址线较少，且寻址速度相对较快。3.专门I/O指令的使用，使编制的程序清晰，便于理解和检查。1.I/O指令较少，导致程序设计的灵活性较差；2.需要存储器和I/O端口两套控制逻辑，增加了控制逻辑的复杂性。缺点：6.3CPU与外设之间的数据传送方式微机与外设间的数据传

7、送，实际上是CPU与I/O接口间的数据传送。CPU与外设间的数据传送通常包括无条件传送、查询传送、中断传送、以及DMA方式。I/O端口及其编址方式I/O端口地址分配I/O端口地址译码6.4I/O端口地址译码技术一、I/O端口及其编址方式端口（port）：是接口电路中能被CPU直接访问的寄存器。端口的种类：数据口、状态口、命令口I/O端口和I/O操作I/O操作本质：I/O端口的操作端口地址编址方式1）统一编址（存储器映象方式）原则：M与I/O共用整个地址空间；I/O端口与存储单元等同——M与I/O地址不重叠优点：I/O可有较大

8、编址空间，易扩展；I/O操作指令类型多、功能齐全；缺点：M的地址空间受限；I/O指令较长，执行速度较慢00FFH0000H0100HFFFFH地址...M空间I/O空间...（64KB）整个地址空间（256个）（65280个）Motorola系列、Apple系列、部分小型机2）独立编址（I